Через два дня должен состояться
запуск новой автоматической исследовательской станции – OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer). Впервые для НАСА целью миссии является доставка вещества с астероида на Землю. OSIRIS-REx – третий аппарат, запускаемый в рамках программы New Frontiers («Новые рубежи»). В прошлом по этой программе были запущены пролетный зонд для изучения Плутона и пояса Койпера New Horizons («Новые горизонты») и спутник Юпитера Juno («Юнона»).
Аппарат будет выведен в космос на ракете-носителе «Атлас 5», старт намечен на 2:05 мск 9 сентября. Он прибудет к 500-метровому астероиду (101955) Бенну в 2018 году, а возвращение капсулы с грунтом на Землю должно состояться в 2023 году.
Весьма вероятно, что сделанные космическим аппаратом снимки помогут НАСА выбрать на поверхности астероида подходящий по размерам булыжник, чтобы затем захватить его и доставить на орбиту Луны в рамках миссии ARM (Asteroid Redirect Mission, Миссия по захвату и доставке астероида). Пока что ученые рассматривают для этой миссии несколько возможных астероидов, с которых можно было бы «подобрать» камень, однако снимки OSIRIS-REx могут окончательно склонить их к выбору Бенну.
НАСА впервые ставит перед собой цель доставки реголита с астероида, но для землян в целом в этой задаче нет почти ничего нового. В 2010 году японская станция «Хаябуса» доставила на Землю небольшое количество пыли с астероида Итокава. 3 декабря 2014 года в космос отправилась «Хаябуса-2» с аналогичным заданием. Она доберется до астероида (162173) 1999 JU3 примерно в одно время с OSIRIS-REx – во второй половине 2018 года.Тем не менее, «Хаябуса» из-за многочисленных поломок доставила ученым считанные пылинки.
НАСА же ставит перед собой гораздо более амбициозную цель – добычу до двух килограммов астероидного вещества. Для этого OSIRIS-REx оборудован двумя устройствами: системой захвата реголита (механизм называется TAGSAM, Touch-And-Go-Sample) и капсулой для хранения и возврата образца (просто SRC, Sample Return Capsule).
Механизм отбора проб состоит из роботизированной «руки-манипулятора» и установленной на ней рабочей головки с контейнером. Вступать в контакт с астероидом будет только эта головка. Реголит под ней будет приподнят струей азота под высоким давлением, а мелкозернистый материал будет захвачен контактными площадками. Система включает три баллона азота и рассчитана на проведение трех маневров по захвату реголита, во время каждого из которых она способна захватить до 150 г до 2 кг вещества. Во время захвата все двигатели космического аппарата будут отключены, чтобы избежать заражения образцов топливными компонентами.
Капсула для хранения образцов и доставки на Землю является достаточно сложным механизмом. За ее основу взята конструкция капсулы космического аппарата Stardust. Диаметр капсулы составляет 81 см, высота – 50 см. Она оборудована теплозащитным экраном из материала PICA и парашютной системой для торможения в атмосфере Земли. Тормозной парашют, который раскроется на высоте 31 км, снизит скорость капсулы до 1,4 Маха. С высоты 3 км аппарат перейдет на основной парашют диаметром 8,2 м. Капсула должна совершить посадку в пустыне Юта в зоне размерами 20x80 км.
Пусковое окно для полета с Земли к Бенну появляется каждые шесть лет. Баллистические условия требуют того, чтобы в 2016 года старт состоялся в сентябре или октябре в течение 39 суток.
Полет OSIRIS-REx будет разбит на семь фаз:
- запуск,
- гравитационный маневр у Земли,
- перелет к Бенну,
- сближение и выход на орбиту,
- снижение для захвата реголита,
- операции в неподвижном состоянии у поверхности и,
- наконец, возврат к Земле.
Для запуска аппарата используется ракета-носитель «Атлас 5» в редкой модификации 411 с одним боковым ускорителем и однодвигательным разгонным блоком «Центавр». В первые четыре недели полета будет проводиться проверка работоспособности систем зонда, это же время может быть использовано для первой коррекции траектории.
В январе 2017 года OSIRIS-REx начнет маневрирование, целью которого будет обеспечение пролета на запланированном расстоянии у Земли во второй половине года. Эта операция увеличит скорость космического аппарата относительно Солнца на 520 м/с.
Начало фазы сближения запланировано на август 2018 года, когда до Бенну будет оставаться около 2 млн км. В этом время астероид должен быть обнаружен на камере дальнего обзора PolyCam. Серия включений маршевых двигателей затормозит зонд, обеспечив скорость пролета около астероида в 0,2 м/с. Формальное прибытие OSIRIS-REx к Бенну должно состояться 18 ноября 2018 года, спустя более чем два года после старта. В этот день расстояние между ним и центром астероида составит 5 км. На таком расстоянии зонд пробудет долгое время.
Первые 20 суток он будет проводить первоначальную съемку и изучать топографию астероида. На следующем этапе работы, который продлится около двух месяцев, ученые предварительно выберут не менее 12 мест на поверхности астероида, подходящих для отбора пробы. После этого высота полета OSIRIS-REx будет уменьшена до приблизительно 730 м (1 км от центра астероида). Спутник будет помещен на полярную орбиту, близкую к терминатору, т. е. границе дня и ночи. Время работы научных инструментов составит 11 часов в сутки.В первый месяц работы на километровой орбите будет проведена съемка поверхности и сбор данных в высоком разрешении, затем, еще в течение двух месяцев работы, ученые завершат сбор информации о возможных местах посадки. 98 суток уйдет на детальный обзор четырех мест и выбор одного из них. У разработчиков космического аппарата есть несколько требований к посадочной площадке. В частности, высота Солнца в утренние часы не может быть меньше пяти градусов, чтобы обеспечить достаточное освещение (операция отбора будет проводиться утром, чтобы избежать перегрева аппарата от нагретой Солнцем поверхности). Также имеет значение расположение площадки относительно Солнца и Земли. Оно не должно препятствовать постоянной связи с Землей во время критических этапов работы.
Отбор образцов грунта может занять от 42 до 277 суток, в зависимости от возможных технических и других сложностей. Перед отбором специалисты планируют провести две «репетиции» всех операций без касания инструментами аппарата поверхности – на расстоянии 125 и 55 м от нее (Checkpoint Burn и Matchpoint Burn). Цель операций – проверка работы систем связи и систем ориентации и стабилизации космического аппарата в заданной точке.
С 13 декабря 2019 до 7 апреля 2020 года Бенну будет находиться на расстоянии менее 1,15 а. е. от Солнца. В этот период поверхность астероида будет слишком горячей. Согласно предварительному расписанию, отбор проб запланирован на июль 2020 года. После отбора проб космический аппарат войдет в фазу ожидания стартового окна для возвращения на Землю. В этот период – а он может занять до 499 суток – не планируется никаких операций, однако предполагается, что, в случае необходимости, OSIRIS-REx можно будет вернуть на обзорную орбиту для продолжения научных наблюдений.
Отлет с астероида запланирован на 3 марта 2021 года. Существуют две дополнительные возможности возврата: 3 января 2020 года, если основную работу удастся завершить раньше срока, или 10 апреля 2020 года, если при выполнении операций возникнут непредвиденные сложности.
Маршевая двигательная установка позволит космическому аппарату увеличить скорость на 328 м/с и выйти на траекторию возвращения на Землю. Дорога до нашей планеты займет 2,5 года. Согласно базовому расписанию, возвращаемая капсула совершит посадку 24 сентября 2023 года.
Космический аппарат OSIRIS-REx был разработан по заказу НАСА компанией Lockheed Martin. За его основу взята платформа, подтвердившая свою надежность в двух марсианских миссиях: MRO (аппарат запущен в 2005 году, на орбите Марса с 2006 г.) и MAVEN (2013/2014 г).Космический аппарат в сложенной конфигурации имеет длину и ширину 2,4 и высоту 3,15 м. Его сухая масса составляет 850 кг, в заправленном виде она достигает 1955 кг.
Двигательная система OSIRIS-REx состоит из 28 двигателей на однокомпонентном топливе, объединенных в четырех блока с разной тягой. Все они питаются из центрального топливного бака цилиндрической формы диаметром 124 см и высотой 150 см. В качестве топлива двигатели используют гидразин (N2H2), разлагающийся при прохождении через нагретый катализатор и создающий при этом газ высокого давления, выпускаемый через сопло. В бак вмещается до 1300 л топлива, что соответствует 1245 кг гидразина.Блок из четырех двигателей большой тяги MR-107S компании Aerojet Rocketdyne используется в качестве маршевой двигательной установки для коррекции траектории, торможения и разгона космического аппарата. Номинальная тяга этих двигателей составляет 275 Н, они могут дросселироваться от 85 до 360 Н. С использованием дополнительно двух двигателей меньшей тяги маршевая установка может создать тягу до 1100 Н для проведения высокоэнергетических маневров, в частности – отлета с астероида.Шесть двигателей MR-106L тягой 22 Н (10-34 Н) используются для управления ориентацией аппарата по осям тангажа и рысканья во время работы маршевой установки, а также для проведения аккуратных маневров. Два двигателя этого блока будут использованы для набора скорости при отлете с Бенну.
Для управления высотой полета над астероидом и разгрузки маховиков будет использован блок из 16 двигателей малой тяги MR-111C (номинальная тяга – 4,5 Н).
Наконец, для точного «причаливания» к астероиду в нужной точке будут использованы два сверхслабых двигателя LTR тягой 0,08 Н.
Система электроснабжения зонда состоит из двух солнечных панелей активной площадью 8,5 кв. м каждая. В зависимости от расстояния до Солнца они будут давать от 1,226 до 3 кВт энергии. Панели зафиксированы и не будут самостоятельно ориентироваться на Солнце во время перелета. Поддерживать необходимую ориентацию должен будет сам космический аппарат. Для хранения энергии он оборудован двумя литиево-ионными аккумуляторными батареями емкостью 30 Ампер-час.
Система контроля высоты и ориентации состоит из традиционных элементов: двух звездных датчиков, двух инерционных измерительных блоков, солнечных датчиков и маховиков. Точное расстояние до поверхности астероида будет определяться при помощи лидара разрешением 128x128 точек, работающего с частотой 30 кадров в секунду, и инфракрасной системы из трех широкоугольных камер TAGCAMS. Эти камеры чувствительны к свету с длиной волны от 1064 до 1570 нм и экранированы для работы в условиях повышенной радиации. Две камеры будут снимать поверхность астероида и звездное небо на заднем плане для контроля траектории аппарата, третья – процесс выгрузки отобранных образцов из манипулятора в капсулу.
Система, отвечающая за связь OSIRIS-REx с Землей, почти полностью идентична аналогичной системе автоматической межпланетной станции MAVEN. Она состоит из большой направленной антенны с большим усилением X- и Ka- диапазона, одной средненаправленной антенны и пары антенн широкого обзора. Высоконаправленная антенна будет основным инструментом для отправки больших объемов научных данных. Скорость передачи данных по ней может достигать 914 кбит/с.
Поскольку большая антенна требует точной ориентации на Землю, для текущего управления космическим аппаратом и передачи телеметрической информации может быть использована средняя антенна, установленная на поворачивающемся кронштейне. Она же будет использована для связи с зондом во время критических операций отбора проб.
Малые антенны предназначены для обеспечения связи в те периоды, когда большая и средняя антенны не могут быть направлены на Землю – например, во время маневров, требующих точной ориентации космического аппарата.
.
Собери из предложенного слово "ВЕЧНОСТЬ".
).
